CN117147321A - 一种实验岩样裂缝形态表征方法及实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种实验岩样裂缝形态表征方法及实验装置，实验岩样裂缝形态表征方法包括：实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样的主体裂缝数值模型；针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；综合裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过三维软件进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。本发明基于复合监测方法针对水力压裂模拟实验的裂缝形态进行表征，为分析压裂裂缝得到实验数据提供支持，对实际工程具有指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体的涉及一种实验岩样裂缝形态表征方法及实验装置。
背景技术
水力压裂技术作为非常规油气开采的主要技术手段，众多学者针对此技术进行了大量系统性的实验研究，其中，应用最多的就是基于相似准则的物理模拟实验，其模拟尺度越大，所形成的压裂裂缝就越接近真实储层裂缝尺度，进而分析压裂裂缝所得到的实验数据对实际工程就越具有指导意义。而如何对水力压裂物理模拟实验所形成的裂缝形态进行表征则成为了实验亟需解决的重要问题，尤其是对于大型物理模拟实验的地面超大岩样的裂缝形态表征更是鲜有研究。经过长时间的发展众多学者与工程师提出了一系列的研究方法和改进措施，诸如对岩心裂缝进行常规监测、CT扫描、在压裂液中加入示踪剂等等。
其中，在常规监测中微震监测虽然可以放置数量较多的检波器使其得到更大的监测范围，更精确地确定裂缝走向，获得的微震信号信噪比较高，定位结果垂向精度高; 但其监测范围有限，检波器在被测对象上是线性分布，在地表信息受干扰严重，且检波器数量较大导致采集成本过高。利用探地雷达可以较为快捷的对地表下的裂缝形态特征进行探测记录，但往往因其功率限制，导致探测范围受限，不能进行较大范围的探测。常规监测中通过裂缝综合测试仪可以对岩样表面和岩样浅层的裂缝形态特征进行较为精确的测绘，但因其功率过小，无法对岩样深层的裂缝形态进行探测。利用CT扫描时由于仪器分辨率等条件限制，仅可实现扫描成像，无法进行裂缝模型实体还原，未能直观充分表征地层中裂缝的形态分布，实验效果十分有限。
虽然物理实验模拟在油田生产研究方面发挥了巨大的作用，但是如何更好的还原地层裂缝分布情况并进行实验模拟一直是研究的热点与难点，同时也是现场施工中难度较大的一个环节，因此提出一种切实可行并且可以经受住实践检验的裂缝形态表征方法及实验装置至关重要。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决上述问题，本发明基于复合监测方法，提供一种实验岩样裂缝形态表征方法及实验装置, 不同于现有水力压裂裂缝形态表征方法，是一种结合多项探测技术的综合表征方法，可更高程度还原实验岩样岩心内部导流通道分布情况。
具体地，采用了如下技术方案：
一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：
实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；
针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；
综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过三维软件进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型包括：
将经过水力压裂模拟试验的实验岩样进行预设时间段T0的晾晒；
向压裂后实验岩样的模拟井筒进口端灌注浇筑液体，静置待浇筑液体完全凝固；
剖分实验岩样，剔除岩样组织，取出固态浇筑体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
通过扫描主体压裂裂缝表征体获得实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：
在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
所述实验岩样的裂缝形态参数包括实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘和内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数；
根据所述实验岩样中裂缝扩展分布形态和所述主体裂缝数值模型确定实验岩样中细微裂缝的展布形态；
基于实验岩样中细微裂缝的展布形态，实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，通过数值软件进行反演，获得实验岩样中细微压裂裂缝的细微裂缝模型；
将所述主体裂缝数值模型与细微裂缝模型进行相互融合，得到实验岩样中压裂裂缝的压裂裂缝模型。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态包括：
在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射监测岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；
基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数包括：
利用裂缝综合测试仪，对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述针对压裂后实验岩样进行内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数包括：
利用探地雷达针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。
本发明同时提供一种实现所述实验岩样裂缝形态表征方法的实验装置，包括
声发射检测模块，布置在实验岩样上，实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
浇筑模块，向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
扫描模块，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；
裂缝形态测绘模块，针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；
三维处理模块，综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过所述三维处理模块进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。
作为本发明的可选实施方式，所述的声发射检测模块为微震监测系统，实时监测在水力压裂模拟试验过程中，岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。
作为本发明的可选实施方式，所述的裂缝形态测绘模块包括裂缝综合测试仪，针对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。
作为本发明的可选实施方式，所述的裂缝形态测绘模块包括探地雷达，针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，由于浇筑液体的流动性，它可以填充的压裂裂缝即为本实施例所述的主体压裂裂缝，因此，本实施例的主体压裂裂缝属于实验岩样内部压裂裂缝的一部分。由于灌注浇筑液体不能完全填充实验岩样内部压裂裂缝的远端和细微分支裂缝，因此，本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，通过实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数； 通过针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，针对主体裂缝数值模型所缺失的实验岩样内部远端裂缝和细微裂缝进行补充描述，通过三维软件进行模拟运算得到实验岩样的完整压裂裂缝模型。
本发明的一种实验岩样裂缝形态表征方法，基于复合监测方法针对水力压裂模拟实验的裂缝形态进行表征，多种监测方式相互配合，监测数据相互融合，最终可以实现实验岩样内部完整压裂裂缝的表征，为分析压裂裂缝得到实验数据提供支持，对实际工程具有指导意义。
附图说明
图1 本发明实施例实验岩样的压裂裂缝示例图；
图2 本发明实施例一种实验岩样裂缝形态表征方法的具体流程图；
图3 本发明实施例一所采用实验岩样的示例图；
图4 本发明实施例一得到的实验岩样的压裂裂缝模型；
图5 本发明实施例二所采用实验岩样的示例图；
图6 本发明实施例二得到的实验岩样的压裂裂缝模型。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：
实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；
针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；
综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过三维软件进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。
本发明提供了一种实验岩样裂缝形态表征方法，基于复合监测方法针对水力压裂模拟实验的裂缝形态进行表征，在此方法中：
在水力压裂模拟试验过程中，通过观测、分析岩石破裂或错断产生的微震信号，实时监测压裂裂缝长度、高度、宽度、方位、倾角，实现水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况的实时监测。
水力压裂模拟试验结束后，利用人工灌注浇筑液体，将液态的浇筑液体从压裂后的实验岩样的模拟井筒自上而下的注入实验岩样的内部压裂裂缝，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体。
再针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数。
综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过三维软件进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型，表征出更加完整的实验岩样的水力压裂裂缝形态模型。
由于在水力压裂模拟试验的过程中，实验岩样压裂后，主裂缝由压裂液注入井筒和射孔附近向四周不规则扩展，分支裂缝在主裂缝的基础上继续向外延伸扩展，主裂缝与分支裂缝横纵交错，形成复杂裂缝网，裂缝网错综复杂。而对于如图1所示的超大型实验岩样，内部裂缝网更加复杂，如果采用现有的裂缝形态表征方式，对于检测设备提出更高的要求，且单一表征方式无法准确完整的表征实验岩样内部的完整压裂裂缝。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，由于浇筑液体的流动性，它可以填充的压裂裂缝即为本实施例所述的主体压裂裂缝，因此，本实施例的主体压裂裂缝属于实验岩样内部压裂裂缝的一部分，而非全部，可能是主裂缝的一部分，也可能是主裂缝和分支裂缝的一部分。由于灌注浇筑液体不能完全填充实验岩样内部压裂裂缝的远端和细微分支裂缝，因此，单独依靠主体裂缝数值模型没有办法对一些远端裂缝和细微裂缝进行描述，即不能得到实验岩样内部压裂裂缝的完整模拟。
因此，本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，通过实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数； 通过针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，针对主体裂缝数值模型所缺失的实验岩样内部远端裂缝和细微裂缝进行补充描述，通过三维软件进行模拟运算得到实验岩样的完整压裂裂缝模型。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，基于复合监测方法针对水力压裂模拟实验的裂缝形态进行表征，多种监测方式相互配合，监测数据相互融合，最终可以实现实验岩样内部完整压裂裂缝的表征，为分析压裂裂缝得到实验数据提供支持，对实际工程具有指导意义。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型包括：
将经过水力压裂模拟试验的实验岩样进行预设时间段T0的晾晒；
向压裂后实验岩样的模拟井筒进口端灌注浇筑液体，静置待浇筑液体完全凝固；
剖分实验岩样，剔除岩样组织，取出固态浇筑体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
通过扫描主体压裂裂缝表征体获得实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型。
具体地，所述的浇筑液体选用熔点较低的金属；所述的预设时间段T0可根据实验岩样的尺寸确定，一般为1-2天；利用3D扫描系统扫描主体压裂裂缝表征体获得实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型。
进一步地，本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：
在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
所述实验岩样的裂缝形态参数包括实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘和内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数；
根据所述实验岩样中裂缝扩展分布形态和所述主体裂缝数值模型确定实验岩样中细微裂缝的展布形态；
基于实验岩样中细微裂缝的展布形态，实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，通过数值软件进行反演，获得实验岩样中细微压裂裂缝的细微裂缝模型；
将所述主体裂缝数值模型与细微裂缝模型进行相互融合，得到实验岩样中压裂裂缝的压裂裂缝模型。
具体地，本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态包括：
在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射监测岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；
基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。
具体地，本实施例采用微震监测系统进行声发射监测。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数包括：
利用裂缝综合测试仪，对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法中，所述针对压裂后实验岩样进行内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数包括：
利用探地雷达针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。
参见图2所示，本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法的具体实现流程包括：
（1）对室外实验场地进行布置，安装各实验装置；
（2）水力压裂模拟实验前，将微震监测系统布置在待测试超大岩样上，完成监测前相关调试；
（3）调试完毕，打开微震监测系统，实时监测实验中裂缝扩展情况，确定超大岩样内裂缝大致方位及走向；
（4）实验结束，卸除压裂实验设备后将超大岩样置于室外实验场地，晾晒7-10天；
（5）利用裂缝综合测试仪，对超大岩样表面裂缝缝宽及裂缝长度进行测绘；
（6）将坩埚中的低熔点金属由实验岩样的模拟井筒进口端倒入压裂后的岩样中，静置1-2天，保证低熔点金属完全冷凝；
（7）根据步骤（3）中所得裂缝大致方位及走向，通过探地雷达对超大岩样内部裂缝分布情况、缝长、缝宽进行测绘；
（8）剖分超大岩样，剔除岩石组织，取出冷凝金属，从而得到实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
（9）通过3D扫描系统对取出冷凝金属进行扫描得到实验岩样的主体裂缝数值模型；
（10）综合前述步骤（3）、（5）、（7）、（9）所得实验岩样内外部裂缝分布情况、缝长、缝宽等参数以及3D扫描所得主体裂缝数值模型，利用三维建模软件对实验岩样压裂裂缝进行三维模型的完整复刻。
此外，需要说明的是：
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，在于实验过程中各仪器设备类型不限于此，能够达到相同的作用与功能即可。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，可以适用于多种形状及尺寸的实验岩样，通过实验模拟压裂过程，能够达到相同的功能与效果即可。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，利用复合监测方法和低熔点金属完成裂缝模型构建，但低熔点金属和监测方式不限于此，能够达到相同的作用与功能即可。
本实施例同时提供一种实现所述实验岩样裂缝形态表征方法的实验装置，包括
声发射检测模块，布置在实验岩样上，实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
浇筑模块，向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
扫描模块，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；
裂缝形态测绘模块，针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；
三维处理模块，综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过所述三维处理模块进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。
具体地，本实施例所述的声发射检测模块为微震监测系统，实时监测在水力压裂模拟试验过程中，岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。
具体地，本实施例所述的裂缝形态测绘模块包括裂缝综合测试仪，针对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。
具体地，本实施例所述的裂缝形态测绘模块包括探地雷达，针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。
本实施例的一种实验装置中各实验装置作用如述：探地雷达和裂缝综合测试仪用于对实验岩样压裂后的内外部裂缝形态进行探测，微震监测系统用于实验岩样压裂时对实验岩样中的裂缝扩展进行动态监测，3D扫描系统用于对冷凝后的低熔点金属进行扫描，从而得到实验岩样的主体裂缝数值模型。
下面结合实施例对本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法做详细的说明，但是实际参数不限于此：
实施例一
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：
（1）对室外实验场地进行布置，安装各实验装置；
（2）水力压裂模拟实验前，将微震监测系统布置在待测试实验岩样上，完成监测前相关调试；
（3）调试完毕，打开微震监测系统，实时监测实验中裂缝扩展情况；
（4）实验结束，卸除压裂实验设备后将实验岩样置于室外实验场地，晾晒7-10天；
（5）利用裂缝综合测试仪，对实验岩样外部裂缝形态进行测绘，实验岩样表面裂缝多为水平走向，压裂裂缝缝宽介于0.02mm-0.85mm，压裂裂缝缝长介于50mm-900mm；
（6）将坩埚中的液态低熔点金属由实验岩样模拟井筒进口端倒入压裂后的岩样中，静置1-2天，保证低熔点金属完全冷凝；
（7）通过探地雷达对实验岩样内部裂缝形态进行测绘，测得裂缝多集中分布在模拟井筒附近，缝深较大；
（8）剖分实验岩样，剔除岩石组织，取出冷凝金属，从而得到实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
（9）通过3D扫描系统得到实验岩样的主体裂缝数值模型；
（10）综合前述步骤（3）、（5）、（7）、（9）所得实验岩样内外部裂缝位置形态参数以及扫描所得主体裂缝数值模型，利用三维建模软件对实验岩样压裂裂缝进行三维模型的完整复刻。
本实施例实验岩样为采用实验室制备方式获取的超大岩样，如图3所示。
本实施例实验结束后，得到实验岩样压裂裂缝的三维模型如图4所示，由图4可知，实验岩样压裂后，主裂缝由压裂液注入模拟井筒和射孔附近向四周不规则扩展，分支裂缝在主裂缝的基础上继续向外延伸扩展。主裂缝与分支裂缝横纵交错，形成复杂缝网。缝网错综复杂，符合现场实际水力压裂中所形成的缝网结构，说明本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法对实验岩样的压裂后形成的压裂裂缝实现了较精确的复刻。
实施例二
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，包括：
（1） 对室外实验场地进行布置，安装各实验装置；
（2）水力压裂模拟实验前，将微震监测系统布置在待测试实验岩样上，完成监测前相关调试；
（3）调试完毕，打开微震监测系统，实时监测实验中裂缝扩展情况；
（4）实验结束，卸除压裂实验设备后将超大岩样置于室外实验场地，晾晒7-10天；
（5）利用裂缝综合测试仪，对实验岩样外部裂缝形态进行测绘，岩样表面裂缝多为水平走向，缝宽介于0.02mm-0.45mm，缝长介于50mm-500mm；
（6）将坩埚中的低熔点金属由实验岩样模拟井筒进口端倒入压裂后的岩样中，静置1-2天，保证低熔点金属完全冷凝；
（7）通过探地雷达对实验岩样内部裂缝形态进行测绘，测得裂缝多集中分布在模拟井筒附近，缝深较小；
（8）剖分超大岩样，剔除岩石组织，取出冷凝金属，从而得到实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
（9）通过3D扫描系统得到实验岩样的主体裂缝数值模型 ；
（10）综合前述步骤（3）、（5）、（7）、（9）所得超大岩样内外部裂缝位置形态参数以及扫描所得主体裂缝数值模型，利用三维建模软件对实验岩样压裂裂缝进行三维模型的完整复刻。
本实施例实验岩样为采用实验室制备方式获取的超大岩样，如图5所示。
本实施例实验结束后，得到实验岩样压裂裂缝的三维模型如图6所示，由图6可知，实验岩样压裂后，主裂缝由压裂液注入模拟井筒和射孔附近向四周不规则扩展，分支裂缝在主裂缝的基础上继续向外延伸扩展。主裂缝与分支裂缝横纵交错，形成复杂缝网。缝网错综复杂，符合现场实际水力压裂中所形成的缝网结构，说明本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法对实验岩样的压裂后形成的压裂裂缝实现了较精确的复刻。
综上所述，本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，能够较精确的对实验岩样压裂后的压裂缝网进行模型复刻。
本实施例的一种实验岩样裂缝形态表征方法，通过对微震监测、探地雷达探测、裂缝综合测试仪测绘所得参数的综合分析，结合3D扫描得到的主体裂缝数值模型，较为完整的对实验岩样的压裂裂缝进行了复刻，从而更加直观的对水力压裂物理模拟实验的压裂裂缝进行观测分析，对优化生产效果有重要的指导意义。本实施例跳出了现有技术的思维壁垒，为压裂裂缝形态实验评价提供了一种全新的思路与方法。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种实验岩样裂缝形态表征方法，其特征在于，包括：
实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；
针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；
综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过三维软件进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。
2.根据权利要求1所述的一种实验岩样裂缝形态表征方法，其特征在于，所述通过向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型包括：
将经过水力压裂模拟试验的实验岩样进行预设时间段T0的晾晒；
向压裂后实验岩样的模拟井筒进口端灌注浇筑液体，静置待浇筑液体完全凝固；
剖分实验岩样，剔除岩样组织，取出固态浇筑体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
通过扫描主体压裂裂缝表征体获得实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型。
3.根据权利要求2所述的一种实验岩样裂缝形态表征方法，其特征在于，包括：
在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
所述实验岩样的裂缝形态参数包括实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘和内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数；
根据所述实验岩样中裂缝扩展分布形态和所述主体裂缝数值模型确定实验岩样中细微裂缝的展布形态；
基于实验岩样中细微裂缝的展布形态，实验岩样的外部裂缝形态参数和内部裂缝形态参数，通过数值软件进行反演，获得实验岩样中细微压裂裂缝的细微裂缝模型；
将所述主体裂缝数值模型与细微裂缝模型进行相互融合，得到实验岩样中压裂裂缝的压裂裂缝模型。
4.根据权利要求3所述的一种实验岩样裂缝形态表征方法，其特征在于，所述在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射实时监测实验岩样中裂缝扩展分布形态包括：
在水力压裂模拟试验过程中，通过声发射监测岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；
基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。
5.根据权利要求3所述的一种实验岩样裂缝形态表征方法，其特征在于，所述针对压裂后实验岩样进行外部裂缝形态测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数包括：
利用裂缝综合测试仪，对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。
6.根据权利要求3所述的一种实验岩样裂缝形态表征方法，其特征在于，所述针对压裂后实验岩样进行内部裂缝形态测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数包括：
利用探地雷达针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。
7.一种实现如权利要求1-6任意一项所述实验岩样裂缝形态表征方法的实验装置，其特征在于，包括
声发射检测模块，布置在实验岩样上，实时监测水力压裂模拟试验过程中实验岩样内部裂缝扩展情况，得到实验岩样的裂缝展布形态参数；
浇筑模块，向压裂后实验岩样中灌注浇筑液体，制得压裂后实验岩样的主体压裂裂缝表征体；
扫描模块，扫描所述主体压裂裂缝表征体，得到实验岩样中主体压裂裂缝的主体裂缝数值模型；
裂缝形态测绘模块，针对压裂后实验岩样进行裂缝形态测绘，得到实验岩样的裂缝形态参数；
三维处理模块，综合所述裂缝展布形态参数、主体裂缝数值模型和裂缝形态参数，通过所述三维处理模块进行模拟得到实验岩样的压裂裂缝模型。
8.根据权利要求7所述的一种实验装置，其特征在于，所述的声发射检测模块为微震监测系统，实时监测在水力压裂模拟试验过程中，岩石破裂的事件点，通过事件点发生的空间位置和时间对裂缝进行描述；基于时间和空间的定位，通过繁衍进而获得实验岩样中裂缝扩展分布形态。
9.根据权利要求7所述的一种实验装置，其特征在于，所述的裂缝形态测绘模块包括裂缝综合测试仪，针对实验岩样表面裂缝的裂缝面特征、裂缝宽度、裂缝长度及裂缝迂曲度进行测绘，得到实验岩样的外部裂缝形态参数。
10.根据权利要求7或9所述的一种实验装置，其特征在于，所述的裂缝形态测绘模块包括探地雷达，针对实验岩样内部压裂裂缝分布情况、裂缝长度、裂缝宽度进行测绘，得到实验岩样的内部裂缝形态参数。
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